益蝽對亞洲玉米螟幼蟲的捕食行為及捕食功能反應(yīng)

符成悅，徐天梅，溫紹海，張 帥，劉 飛，杜廣祖，陳 斌*，張立敏,2*

（1. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院/云南生物資源保護與利用國家重點實驗室，昆明 650201；2. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)國際合作交流處，昆明 650201）

亞洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)為鱗翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae昆蟲，是為害玉米經(jīng)濟作物的主要害蟲之一，嚴重影響玉米產(chǎn)量[1,2]。目前，化學(xué)防治仍是防治亞洲玉米螟的主要措施，而該措施容易導(dǎo)致“3R”問題的出現(xiàn)，對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的損害，不符合當(dāng)前國家倡導(dǎo)的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。利用天敵昆蟲生物防治害蟲是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種安全有效的害蟲控制措施，也是未來農(nóng)業(yè)害蟲防治的重要手段之一[3,4]。已有研究報道，蛛形綱中擬環(huán)紋豹蛛Pardosa pseudoannulata(BoesenbergetStrand)[5]和黃褐新園蛛Neoscone doenitzi(BoesenbergetStrand)[6]對亞洲玉米螟低齡幼蟲有很好的捕食作用，其中擬環(huán)紋豹蛛對亞洲玉米螟 2、3齡幼蟲的捕食量最大。昆蟲綱捕食性天敵中龜紋瓢蟲Propylaea japonica(Thunberg)[7]成蟲對亞洲玉米螟的卵有很好的捕食作用，日最大捕食量達 294粒/d；方斑瓢蟲Propylaea quatuordecimpunctata(Linnaeus)[6]成蟲能捕食亞洲玉米螟 1～3齡幼蟲，對 1齡幼蟲的捕食量最大達 247.3頭/d；黃足肥螋Eurellia pallipes(Shliraki)[8]成蟲和素喬球螋Timomenus lugens(Bormans)[9]成蟲均對玉米螟2齡、3齡幼蟲及蛹有捕食作用；中華草蛉Chrysoperla sinica(Tjeder)[6]3齡幼蟲對亞洲玉米螟卵和1～3齡幼蟲均有很好的捕食作用。

益蝽Picromerus lewisi(Scott)屬半翅目Hemiptera蝽科Pentatomidae益蝽亞科Asopinae昆蟲。能捕食粘蟲Mythimna separate(Walker)[10]、甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)[11]、草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)[12-14]等多種鱗翅目害蟲，是農(nóng)業(yè)上重要的捕食性天敵昆蟲。益蝽對玉米上草地貪夜蛾、甜菜夜蛾等害蟲具有良好的捕食作用和生防潛力，而亞洲玉米螟作為為害玉米的重要害蟲，且在調(diào)查時發(fā)現(xiàn)益蝽能捕食亞洲玉米螟幼蟲，但有關(guān)益蝽對亞洲玉米螟幼蟲的捕食作用還不清楚。在室內(nèi)飼養(yǎng)中觀察發(fā)現(xiàn)，益蝽從2齡若蟲開始便具有對亞洲玉米螟幼蟲的捕食能力。因亞洲玉米螟老熟幼蟲鉆入莖稈或穗軸越冬，通常情況下益蝽無法對其進行有效捕食。因此擬通過室內(nèi)捕食性天敵昆蟲捕食功能反應(yīng)的圓盤法，研究益蝽若蟲及成蟲對亞洲玉米螟2齡及3齡幼蟲的捕食行為、捕食量、捕食功能反應(yīng)等特征，弄清益蝽對亞洲玉米螟幼蟲的捕食作用，為玉米田的有害生物可持續(xù)防治提供科學(xué)依據(jù)。對于保護和利用田間優(yōu)勢捕食性天敵，對控制亞洲玉米螟發(fā)生及為害具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

益蝽實驗室內(nèi)溫度（27±1）℃、相對濕度RH 70%±5%、光周期16L:8D的光照培養(yǎng)箱中，以大蠟螟Galleria.mellonella為食物，飼養(yǎng)建立的種群。

亞洲玉米螟，于2019年5月采集自云南省文山州硯山縣平遠鎮(zhèn)，以甜玉米籽粒為飼料，在光照培養(yǎng)箱中于（26±1）℃、RH 70%±10%、光周期16L:8D條件下繼代飼養(yǎng)建立實驗室種群。

1.2 益蝽對亞洲玉米螟幼蟲的捕食行為

在一次性塑料餐盒（長21.3 cm、寬14.5 cm、高7.1 cm）中放入20頭亞洲玉米螟2齡或3齡幼蟲，觀察并記錄單頭益蝽2、3、4和 5齡若蟲及雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的捕食行為，包括搜尋、定位、攻擊、刺吸部位、刺吸時間等，肉眼連續(xù)觀察12 h[14,15]。

1.3 益蝽對亞洲玉米螟幼蟲的捕食作用

選取益蝽2、3、4和5齡若蟲以及雌、雄成蟲，單頭放置于底部墊有浸濕脫脂棉的一次性塑料杯（杯口直徑7.2 cm、杯底直徑4.6 cm、杯高 8.2 cm），放入光照培養(yǎng)箱中饑餓處理24 h。以室內(nèi)飼養(yǎng)獲得的亞洲玉米螟2、3齡幼蟲，依據(jù)益蝽和亞洲玉米螟各蟲齡交叉組合為12個處理，每個處理設(shè)置6個密度梯度，每個梯度重復(fù)試驗5次。每個一次性塑料杯中放入1頭饑餓處理后的益蝽和相對應(yīng)蟲齡、數(shù)量的亞洲玉米螟幼蟲，用雙層紗布封口。24 h后記錄被捕食亞洲玉米螟幼蟲的數(shù)量，并統(tǒng)計亞洲玉米螟的被捕食量[14,16]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用捕食性天敵昆蟲捕食功能反應(yīng) HollingⅡ模型Na＝aN0Tr/(1＋aThN0)和搜尋效應(yīng)方程S＝a/(1＋aThN0)對捕食功能反應(yīng)測定數(shù)據(jù)進行擬合分析[12-14]，式中Na為捕食亞洲玉米螟幼蟲的數(shù)量，a為捕食者對獵物的瞬時攻擊率，N0是亞洲玉米螟幼蟲的密度，Tr是試驗的總時間，為1 d，Th是處理時間（即捕食者捕食1頭獵物所用的時間），S為搜尋效應(yīng)。先用Excel 2013數(shù)據(jù)整理，使用 Graphpad Prism 6.01分析并作圖，使用DPS 7.05，結(jié)合益蝽蟲齡和亞洲玉米螟蟲齡這兩個因素，對捕食功能反應(yīng)方程中瞬時攻擊率、處理時間、控害效能和實際日最大捕食量進行無重復(fù)雙因素方差分析，用Duncan氏新復(fù)極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 益蝽若蟲對亞洲玉米螟幼蟲的捕食行為及特點

2.1.1 捕食行為 益蝽2、3、4和5齡若蟲均能捕食亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲。捕食行為均由搜尋、試探、攻擊、靜息4部分組成。益蝽在放入環(huán)境后通過爬行隨機搜索獵物，當(dāng)探尋到亞洲玉米螟的方位后，便會用口器進行試探性接觸，然后將口器刺入亞洲玉米螟體內(nèi)進行吸食，直至吸食完其體內(nèi)物質(zhì)或已經(jīng)達到飽食狀態(tài)，此時益蝽若蟲則通過口器喙部的收縮及前足的輔助作用退出口針，結(jié)束對亞洲玉米螟幼蟲的取食。亞洲玉米螟幼蟲在被捕食時會出現(xiàn)不同程度的反抗掙扎行為。當(dāng)益蝽若蟲的體型小于被捕食的亞洲玉米螟幼蟲的體型時，益蝽若蟲會保持口器呈刺入狀態(tài)，一直緊隨其移動，直至喪失反抗行為，偶爾可見因亞洲玉米螟幼蟲劇烈掙扎而掙脫口器的現(xiàn)象；當(dāng)益蝽若蟲的體型等于或者大于被捕食的亞洲玉米螟幼蟲的體型時，益蝽若蟲會直接拖拽亞洲玉米螟幼蟲至高處，呈現(xiàn)出懸掛的狀態(tài)。益蝽若蟲只捕食亞洲玉米螟幼蟲的活體，不會重復(fù)吸食未吸食完的亞洲玉米螟尸體。

2.1.2 刺吸部位和刺吸時間 觀察發(fā)現(xiàn)，益蝽若蟲捕食亞洲玉米螟幼蟲時，對刺吸部位表現(xiàn)出明顯的選擇性。其中益蝽2齡和3齡若蟲不選擇刺吸亞洲玉米螟幼蟲頭部，而對亞洲玉米螟幼蟲腹部有明顯的選擇性，其選擇率分別為71.670%和65.490%。益蝽4齡和5齡若蟲對亞洲玉米螟幼蟲腹部的選擇率最大，但是刺吸頭部和胸部的選擇率較益蝽2齡和3齡若蟲有所上升，選擇率分別為11.310%和16.430%，對胸部的選擇率分別為24.410%和30.030%。刺吸時間隨著益蝽若蟲蟲齡的增加而降低，刺吸玉米螟2齡幼蟲的時間按照益蝽若蟲蟲齡從小到大依次為（118.60±45.16）、（59.70±13.57）、（37.10±11.51）和（16.60±5.71）min；刺吸玉米螟3齡幼蟲的時間按照益蝽若蟲蟲齡從小到大排序分別為（195.00±37.11）、（92.00±23.27）、（87.70±29.30）和（60.50±19.07）min。

2.2 益蝽成蟲對亞洲玉米螟幼蟲的捕食行為及特點

2.2.1 捕食行為 益蝽雌、雄成蟲均能捕食亞洲玉米螟2齡及3齡幼蟲。捕食行為與益蝽若蟲的行為基本一致。只是在面對玉米螟幼蟲掙扎反抗或者逃跑時，益蝽雌、雄成蟲因具有體型上的優(yōu)勢而不受其掙扎或逃跑的影響，不會出現(xiàn)玉米螟幼蟲掙脫口器的現(xiàn)象。益蝽成蟲亦只捕食玉米螟幼蟲的活體，不會重復(fù)吸食未吸食完的亞洲玉米螟尸體。

2.2.2 刺吸部位和刺吸時間 益蝽雌成蟲對亞洲玉米螟幼蟲頭部、胸部、腹部的刺吸比例分別為28.84%、28.50%和42.66%；益蝽雄成蟲對亞洲玉米螟幼蟲頭部、胸部、腹部的刺吸比例分別為20.83%、23.75%和55.42%。表明益蝽成蟲更偏愛亞洲玉米螟幼蟲腹部，刺吸部位的偏好對比益蝽若蟲并無明顯差異（頭部F＝0.46，P＞0.05；胸部F＝0.63，P＞0.05；腹部F＝0.64，P＞0.05），且在性別上亦無明顯差異（F＝1.50，P＞0.05）。雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的平均吸食時間分別為（12.20±2.18）和（15.80±5.44）min，二者間無明顯差異（F＝3.642，P＞0.05）；對亞洲玉米螟3齡幼蟲的平均吸食時間分別為（87.80±23.50）和（88.40±36.66）min，二者無明顯差異（F＝0.094，P＞0.05）。

2.3 益蝽若蟲對不同蟲齡亞洲玉米螟幼蟲的捕食功能反應(yīng)

益蝽2、3、4及5齡若蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的捕食功能反應(yīng)結(jié)果如表1所示，益蝽若蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的捕食量與其蟲齡變化有著密切關(guān)系，隨著益蝽若蟲蟲齡的增加，對亞洲玉米螟幼蟲的實際日最大捕食量也隨之增加。益蝽不同蟲齡若蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的實際日最大捕食量由大到小依次為5齡若蝽（26.40頭），4齡若蝽（18.20頭），2齡若蝽（9.00頭），3齡若蝽（8.60頭）；對亞洲玉米螟3齡幼蟲的實際日最大捕食量由大到小依次為5齡若蝽（14.20頭），4齡若蝽（8.40頭），3齡若蝽（5.40）頭，2齡若蝽（2.00頭）。從益蝽若蟲捕食亞洲玉米螟幼蟲的處理時間來看，處理時間隨著益蝽若蟲蟲齡的增加而縮短，但均無顯著性差異（F＝1.849，P＞0.05）。從益蝽對亞洲玉米螟幼蟲的瞬時攻擊率來看，益蝽5齡若蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的瞬時攻擊率最高，為1.012。益蝽3齡若蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的瞬時攻擊率最低，為0.829；益蝽3齡若蟲對亞洲玉米螟3齡幼蟲的瞬時攻擊率最高，為1.155，益蝽5齡若蟲對亞洲玉米螟3齡幼蟲的瞬時攻擊率最低，為0.721，但均無顯著性差異（F＝0.205，P＞0.05）。

表1 不同蟲齡益蝽若蟲對亞洲玉米螟幼蟲的捕食功能反應(yīng)模型參數(shù)Table 1 Functional response of different instar nymphs of Picromerus lewisi to Ostrinia furnacalis larvae

2.4 益蝽成蟲對不同蟲齡亞洲玉米螟幼蟲的捕食功能反應(yīng)

益蝽雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲捕食功能反應(yīng)結(jié)果如表2所示，益蝽雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的實際日最大捕食量分別為25.20和23.80頭，二者間無顯著性差異（F＝0.53，P＞0.05）。對3齡幼蟲的實際日最大捕食量分別為14.60和11.80頭，二者間亦無顯著性差異（F＝1.57，P＞0.05）。益蝽雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的瞬時攻擊率分別為1.027和0.812，雄成蟲對2齡幼蟲的瞬時攻擊率分別為0.966和0.660，均無明顯差異。

表2 益蝽成蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的捕食功能反應(yīng)模型參數(shù)Table 2 Functional response of Picromerus lewisi adult to the 2nd and 3rd larvae of Ostrinia furnacalis

2.5 益蝽若蟲對亞洲玉米螟2齡及3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)

根據(jù)搜尋效應(yīng)公式S＝a/(1＋aThN0)，計算獲得搜尋益蝽2、3、4和5齡若蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)（圖1、2）。從圖可以看出，益蝽各個蟲齡若蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)均隨著亞洲玉米螟幼蟲密度的增加而降低。

圖1 不同蟲齡的益蝽若蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的搜尋效應(yīng)Fig. 1 Searching efficiency of different instar of Picromerus lewisi nymphs to the 2nd instar larvae of Ostrinia furnacalis

圖2 不同蟲齡益蝽若蟲對亞洲玉米螟3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)Fig. 2 Searching efficiency of different instar of Picromerus lewisi nymphs to the 3rd instar larvae of Ostrinia furnacalis

2.6 益蝽成蟲對亞洲玉米螟2齡及3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)

根據(jù)搜尋效應(yīng)公式S＝a/(1＋aThN0)，計算獲得益蝽雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)（圖3）。益蝽雌、雄性成蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)均隨著亞洲玉米螟幼蟲密度的增加而降低，且雌性成蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲和3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)均要高于雄成蟲。

圖3 益蝽雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的搜尋效應(yīng)Fig. 3 Searching efficiency of adult Picromerus lewisi to the 2nd and 3rd instar larvae of Ostrinia furnacalis

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，益蝽2、3、4和5齡若蟲及雌、雄成蟲對亞洲玉米螟2齡及3齡幼蟲均具有捕食作用，且其捕食功能屬于HollingⅡ型。在室內(nèi)試驗條件下，隨著亞洲玉米螟幼蟲密度的增加，益蝽的捕食量逐漸增加，但當(dāng)供試亞洲玉米螟幼蟲的密度增加到一定數(shù)量時，益蝽對亞洲玉米螟幼蟲的捕食量增加的速度會逐漸降低。其次，隨著益蝽若蟲蟲齡的增大，對亞洲玉米螟幼蟲的捕食量也隨之增加。究其原因可能是由于隨著益蝽若蟲蟲齡的增大，其體型增大，對營養(yǎng)的需求也隨之而增大；同時，由于亞洲玉米螟2齡幼蟲的體型小于3齡幼蟲，所以益蝽各蟲齡若蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的捕食量均顯著高于對亞洲玉米螟3齡幼蟲的捕食量。

對比益蝽5齡若蟲和益蝽雌、雄成蟲對亞洲玉米螟的捕食量，發(fā)現(xiàn)5齡若蟲對玉米螟2齡幼蟲的捕食量（26.400頭/d）高于雌成蟲（25.200頭/d）與雄成蟲的捕食量（23.800頭/d），對玉米螟3齡幼蟲的捕食量（14.200頭/d）高于雄成蟲的捕食量（11.800頭/d），略低于雌成蟲（14.600頭/d）。唐藝婷等[10]對益蝽捕食粘蟲3齡幼蟲的研究發(fā)現(xiàn)，益蝽5齡若蟲對粘蟲3齡若蟲的日最大捕食量（8.000頭/d）高于成蟲（6.500頭/d）。由此可以看出，本研究的益蝽若蟲和成蟲對亞洲玉米螟幼蟲的捕食量變化趨勢與其對粘蟲幼蟲的捕食量變化趨勢基本一致。究其原因可能是由于益蝽5齡若蟲為若蟲期最后一個階段，需要儲備大量的營養(yǎng)物質(zhì)為羽化做準備。

研究捕食性天敵昆蟲對獵物的捕食能力除捕食量這一評判指標外，對獵物的瞬時攻擊率和捕食處理時間也是衡量天敵捕食效率的主要指標[17]。瞬時攻擊率與天敵對獵物的視覺、嗅覺等感覺能力以及足、翅等運動器官的活力有關(guān)，處理時間是從捕食一頭獵物開始到捕食下一頭獵物所經(jīng)歷的時間，取決于天敵對獵物的獵殺效率、食物消化速度等。而其兩者的比值大小能直接反映天敵對獵物的控害效能[14,18-21]。本研究結(jié)果表明，益蝽5齡若蟲對亞洲玉米螟2齡幼蟲的控害效能最高為252.900，益蝽雌成蟲對亞洲玉米螟3齡幼蟲的控害效能最高為180.200，益蝽雄成蟲對亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲的控害效能分別為107.300與47.200。由此可以看出，無論是益蝽5齡若蟲還是其雌、雄成蟲，其對亞洲玉米螟2齡幼蟲的捕食效能均高于3齡幼蟲。由此表明，利用益蝽5齡若蟲和雌、雄成蟲均適用于防控亞洲玉米螟2齡和3齡幼蟲，在田間亞洲玉米螟2齡或3齡幼蟲期釋放益蝽5齡若蟲或雌、雄成蟲，均可達到有效被捕食的效果。

益蝽作為一種重要的捕食性天敵，其對為害玉米的草地貪夜蛾[12-14]、粘蟲[10]、甜菜夜蛾[11]幼蟲等均具有良好的捕食作用。本研究發(fā)現(xiàn)益蝽對亞洲玉米螟具有較強的捕食作用。因此，在玉米田間釋放益蝽，可兼顧控制為害玉米的草地貪夜蛾、粘蟲、甜菜夜蛾和亞洲玉米螟等主要鱗翅目害蟲。本研究僅是在室內(nèi)條件下研究發(fā)現(xiàn)益蝽對亞洲玉米螟幼蟲具有捕食作用，益蝽5齡若蟲和雌、雄成蟲均具有良好的防控潛力。然而田間自然條件下，存在多重不可控制的因素，例如多變的氣候因子、獵物的種類與數(shù)量、天敵自身的生理狀況、與其他天敵的協(xié)同或競爭關(guān)系等，捕食能力僅僅是衡量捕食性天敵昆蟲能否作為天敵被人類所利用的先決條件，而其能否成功在田間定殖則是利用捕食性天敵昆蟲進行生物防治的必要條件[22]。在研究過程中發(fā)現(xiàn)益蝽若蟲和成蟲均對玉米有一定的正趨向性，因此將在后續(xù)研究中進一步圍繞植物-害蟲-天敵這三者相互作用的關(guān)系，研究益蝽在田間定殖的影響因素，以期從生物行為學(xué)、生理學(xué)等多個方面提供利用益蝽進行生物防治的理論依據(jù)和技術(shù)支持。